第八单元(保护金属材料和利用)讲义.doc

课题：金属材料的保护和利用教学目标：1、 知道一些常见的含铁、铝、铜等的金属矿物质2、 了解从铁矿石中将铁还原出来的方法3、 会根据化学方程式对含有杂质的反应物或生成物进行计算教学重难点：会根据化学方程式对含有某些杂质的反应物或生成物进行计算。【知识点梳理】知识点一 及中国主要的金属矿物矿石1、 金属资源的存在方式：地球上的金属资源广泛存在于地壳和海洋中，大多数金属化合物性质较活泼，所以它们以化合物的形式存在，只有少数不活泼的金属如金、银等有单质形式存在。 单质( 少数，如金和银)金属的存在形式 化合物( 大多数，如各种铁矿石)2、 矿石：工业上能用来提炼金属的矿物叫做矿石。3、 常见的矿物质与其主要成分名称主要成分名称主要成分赤铁矿Fe2O3铝土矿Al2O3黄铁矿FeS2黄铜矿CuFeS2菱铁矿FeCO3辉铜矿Cu2S磁铁矿Fe3O4我国是世界上已知矿物种类比较齐全的少数国家这一，矿物储量也很丰富，其中钨、钼、钛、锡、锑等储量居世界前列，铜、铝、锰等储量在世界观上也占有重要志地位。大自然向人类提供了丰富的金属矿物资源，人类每年要提炼数以亿吨计的金属用于工农业生产和其它领域。其中，提取量最大的是铁。知识点二：铁的冶炼1、 实验制法（1） 仪器：铁架台（2个）、硬质玻璃管、单孔橡皮塞（2个）、酒精灯、试管、双孔橡皮塞、导气管（2） 药品：氧化铜粉末、澄清石灰水、一氧化碳（3） 装置图：（4） 实验步骤：检查装置气密性将适量的氧化铁装入试管并固定装置点燃右边酒精灯通入一氧化碳气体点燃酒精喷灯给氧化铁加热待硬质玻璃管内红色物质完全变为黑色时停止加热待玻璃管内固体冷却后停止通入一氧化碳，然后熄灭右边酒精灯（5）现象：红色粉末变成黑色，澄清的石灰水变浑浊，点燃尾气有蓝色火焰。（6）相关的化学方程式：Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O（7）注意事项：a)实验前要先通CO将玻璃管中的空气排尽再加热，防止加热时CO与空气混合发生爆炸；b)实验完毕后，停止加热时要继续通CO至玻璃管内固体冷却，防止高温下的生成物铁与空气接触而被氧化，同时还可防止石灰水倒吸。c)用酒精灯点燃尾气的作用是防止一氧化碳污染空气(尾气处理)3. 工业炼铁（1）原理：在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的还原剂（CO）将铁从铁矿石里还原出来。（2）原料：铁矿石、焦炭、石灰石和空气（3）主要设备：高炉（4）冶炼过程中发生的化学反应：C+O2CO2 2CO+O22CO2 3CO+Fe2O32Fe+3CO2CaCO3CaO+CO2 CaO+SiO2CaSiO3注意：石灰石的主要作用是将矿石中的二氧化硅转变为炉渣。知识点三 含杂质化学反应的计算1. 纯净物与含杂质物质的换算关系： X纯物质质量分数含杂质物质的质量 纯净物质的质量 纯物质质量分数 纯净物质量物质纯度= 100% = 1-杂质的质量分数 混合物质量2.含杂质物质的化学方程式的计算步骤：（1）将含杂质的物质质量换算成纯净物的质量。（2）将纯净物质质量代入化学方程式进行计算。（3）将计算得到的纯净物质量换算成含杂质物质的质量。【典例精分析】：例1（2008，云南）下列说法正确的是( ) A在铁制品的表面刷油漆能起到防锈作用 B保留铁制品上的铁锈，能阻止铁制品进一步锈蚀 C铜长期在潮湿的空气中也不会生锈 D铝合金在空气中容易被腐蚀 答案】A解析：本题考查金属材料锈蚀的知识，较易。铁生锈是铁与空气中的氧气和水分共同作用的结果，在铁制品表面涂油漆可隔绝氧气和水分，防止铁制品生锈；铁锈很疏松，如不除掉会加快铁的生锈；铜在潮湿的空气中能与氧气、二氧化碳、水反应而生成铜绿；铝能与空气中的氧气作用生成一层致密的氧化物保护膜，所以铝合金抗腐蚀性强。故选A。【例2】工业炼铁是把铁矿石和焦炭等原料一起加入高炉，在高温下通入空气进行一系列反应把铁还原出来。 (1)通入空气使固态的焦炭转化为具有还原性的气态物质，转化过程中涉及反应的化学方程式是_ _。(2)赤铁矿（主要成分为Fe203）在高炉里反应生成单质铁的化学方程式是_ _ 。 (3)计算：氧化铁(Fe203)的相对分子质量是_ _； 5000t含氧化铁84%的赤铁矿中，氧化铁的质量是_ _t； 上述赤铁矿理论上可炼得含铁98%的生铁 t。答案(1)2C +O22CO (2)3CO+Fe2O32Fe+3CO2 3)16042003000解析：(1)碳与氧气反应生成一氧化碳，即2C +O22CO (2)生成的CO还原Fe2 O3，即有3CO+Fe2O32Fe+3CO2 ；(3)Fe2O3的相对分子质量为562+163=160；含氧化铁的质量为5000t84%= 4200t；可炼得含铁98%的生铁的质量为4200t100%98%=4200t100%98% =3000t。【误区巧指津】1以为地壳中含量最多的金属因素就是世界上年产量最高的金属，殊不知，金属的冶炼需要一定的条件和设备，不同的金属冶炼的难度不同，不同的金属应用的范围也不同，地壳中含量多的，不一定就是世界上年产量多的。2.不少同学认为铁矿石都可以用来炼铁，实际上工业炼铁要选择含铁质量分数高，生成物对环境无污染的矿石。基础回顾 轻松入门知识点一几种主要的金属矿物1人类每年要向地壳和海洋中索取大量的金属矿物资源，以提取数亿吨计 的金属。其中，提取量最大的是 ( ) A铜 B铝 C铁 D银2.矿石的名称与主要成分的化学式不一致的是 ( ) A黄铁矿( FeS2) B赤铁矿(Fe0) C辉铜矿( Cu2S) D铝土矿(Al203)3.炼铁选用的铁矿石不仅要求含铁量高，而且要求含“有害元素”少。今有下列铁矿石，你认为不适宜炼铁的是（ ） A.磁铁矿 B.赤铁矿 C.菱铁矿 D.黄铁矿4. 由于铁的化学性质 ，所以铁在地壳中以 形式存在。常 见的含铁的矿物有：磁铁矿（主要成分为 ）、赤铁矿(主要成分为 )。知识点二铁的冶炼5(09广东省)炼铁高炉中发生了下列反应：（ ） 高温下一氧化碳将铁矿石还原为铁 高温煅烧石灰石灼热的焦炭和二氧化碳反应 焦炭充分燃烧其中属于化合反应的是A和 B和 C和 D只有6.将6.96g铁的某种氧化物在高温下与足量的一氧化碳充分反应，生成5.28g二氧化碳，则这种铁的氧化物是（ ）A.FeO B.Fe2O3 C.Fe3O4 D.无法确定7.某课外活动小组的同学在老师的帮助下，探究用赤铁矿（主要成分是Fe203）炼铁的主要反应原理，他们设计的实验装置如下图：回答下列问题：(1)写出用一氧化碳还原氧化铁的化学方程式： (2)实验时澄清石灰水中观察到的现象是 。(3)图(1)中，设计第个酒精灯的目的是 ，其反应的化学方程式为 ，实验时，应先点燃第_个酒精灯。(4)图(2)与图(1)相比，它的主要优点是 8（09乐山）35（5分）右图所示是高炉炼铁时高炉内的化学变化过程：认真阅读有关信息，回答下列问题：（1）将铁从铁矿石中还原出来的物质是（填化学式） ；（2）取少量高炉中炼出的生铁放入烧杯中，加入足量稀盐酸，可观察到的现象是 ，发生反应的化学方程式为 ，当反应停止后，还可观察到烧杯底部有黑色不溶物，该物质是（填化学式） ，请设计一个简单实验证明你的判断，简要写出主要操作和现象 9炼钢的主要原料是生铁，在古代，人们把烧红的生铁放在铁砧上反复捶打，最终可使生铁转化为钢，这也就是成语“百炼成钢”和“千锤百炼”的来历。请你根据所学知识，写出上述最关键一步的反应的化学方程式_。10（09青岛）24钢铁是重要的金属材料，在生产、生活中有广泛的用途。建造北京奥运会主体育场“鸟巢”，就是用了大量的钢铁。（1）钢铁属于_（填“纯净物”或“混合物”）；（2）每年世界上钢铁的产量很高，钢铁的锈蚀也给人类带来了巨大的损失。铁在空气中锈蚀，实际上是铁跟空气中的_和_共同作用的结果；（3）为了防止钢铁锈蚀，人们常采用在其表面涂刷矿物油或镀上其他金属等覆盖保护膜的方法。这些方法都能防止锈蚀的共同原理是_；过量空气、高温焦炭、高温赤铁矿、高温（4）炼铁厂常以焦炭、赤铁矿（主要成分是氧化铁）、空气等为主要原料炼铁，反应过程如下： 焦炭 CO2 CO Fe 请写出第步反应的化学方程式：_；（5）金属矿物的储量有限，而且不能再生；目前世界上已有50%以上的废钢铁得到回收利用，其目的是_（填“合理开采矿物”或“节约金属资源”）。高温（1）混合物 （2）水蒸汽 氧气 （3）隔绝氧气（4）3CO + Fe2O3 = 2Fe + 3CO2 （5）节约金属资源知识点三 含杂质物质的化学方程式的计算11化学方程式在量的方面表示 。在根据化学方程式进行计算时，对于含杂质的物质，则必须换算成 的质量才能计算。12. 16g含氧化铁80%的赤铁矿中含有铁 ( )A. 16g B.12. 8g C.11. 2g D.8.96g 13. 2000t含Fe20375%的赤铁矿可炼出含铁97%的生铁多少吨？能力拓展 创新提高14某赤铁矿石样品中铁元素的质量分数为63 %则该矿石样品中主要成分 的质量分数为 ( ) A.95%.B. 85% C.90% D.80%15.加热一种矿石和铁的混合物，完全反应后，得到汞和硫化亚铁，则该矿石 组成中一定含有的元素是 ( ) A汞、硫、铁 B汞 C硫 D汞和硫16.将CO通入盛有lOgFe203的试管内，加热反应一段时间后，停止加热，通入CO至试管冷却后，试管内固体剩余物为7.6g，则剩余物中单质铁的质量为 ( ) Allg B5.6g C2.8g D7.Og17.(07苏州)甲图是一氧化碳与氧化铁反应装置的示意图，乙图是高炉练铁示意图。请回答下列问题。（1）写出甲图硬质玻璃管内反应的化学方程式： 。（2）甲图中尾气处理的目的是 。（3）乙图中高炉练铁时焦炭的作用是 ； 。（4）为什么乙图中生铁出口低于炉渣出口？ 答： 。乙甲 18.（2008年徐州市）我国铁矿石资源比较丰富， 2000年，钢铁年总产量已达到1. 27亿吨，成为世界钢铁大国。某钢铁厂日产含3%杂质的生铁2 240吨，则需要含Fe20380%的赤铁矿多少吨？19.(07汕头)(10分)某化学兴趣小组用化学方法测定一种钢样品中铁的含量。同学们称取了5.7g钢样品，投入装有10.0g稀盐酸(足量)的烧杯(烧杯质量也为10.